EKSAMEN I FAG SIF4062 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 2001 Tid: Sensur faller 29.

Like dokumenter
NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN I FAG FASTE STOFFERS FYSIKK 2 Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Fredag 16. januar 1998 Tid:

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-2001

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Tirsdag 9. desember 2003

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

Eksamensoppgave i TFY4210 Kvanteteorien for mangepartikkelsystemer

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk august 2004

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Mandag 4. desember 2006 kl

EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 13. desember 2000 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

Eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Mandag 12. desember :00 18:00

LØSNINGSFORSLAG TIL KONTINUASJONSEKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN I EMNE SIE 4015 BØLGEFORPLANTNING

Onsdag og fredag

Løsningsforslag til eksamen i TFY4230 STATISTISK FYSIKK Tirsdag 9. aug 2011

Tirsdag r r

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

EKSAMEN I FAG TFY 4102 FYSIKK Fakultet for Naturvitenskap og teknologi August 2008 Tid:

Eksamen TFY 4210 Kvanteteorien for mangepartikkelsystem, våren 2012

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 7 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, Aud.max. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS Elektromagnetisme Fredag 31. august 2012 Kl 09:00 13:00 adm. Bygget, rom B154

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl

1 d 3 p. dpp 2 e β Z = Z N 1 = U = N 6 1 kt = 3NkT.

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl K. Rottmann: Matematisk formelsamling (eller tilsvarende).

Eksamen i fag RELATIVISTISK KVANTEMEKANIKK Fredag 26. mai 2000 Tid: 09:00 14:00

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

UNIVERSITETET I BERGEN

Kondenserte fasers fysikk Modul 4

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 8. desember 2006 kl 09:00 13:00

Kondenserte fasers fysikk Modul 2

CMOS billedsensorer ENERGIBÅND. Orienteringsstoff AO 03V 2.1

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 8. juni 2007 kl

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Tirsdag 13. august 2002 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fredag 19. august 2005 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Onsdag 8. august 2007 kl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 30. mai 2006 kl

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK (TMA4215)

Faglig kontakt under eksamen: Navn: Anne Borg Tlf BOKMÅL. EKSAMEN I EMNE TFY4115 Fysikk Elektronikk og Teknisk kybernetikk

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

Institutt for fysikk. Eksamen i TFY4106 FYSIKK Torsdag 6. august :00 13:00

Mandag Ledere: Metaller. Atomenes ytterste elektron(er) er fri til å bevege seg gjennom lederen. Eksempler: Cu, Al, Ag etc.

En partikkel med masse m befinner seg i et éndimensjonalt, asymmetrisk brønnpotensial

KONTIUNASJONSEKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

SIF5072 Stokastiske prosesser Side 2 av 7 Gitt at en pasient er symptomfri ved tidspunkt t, hva er sannsynligheten for at han er symptomfri i hele per

Eksamen i FYS Oppgavesettet, inklusiv ark med formler, er på 8 sider, inkludert forside. FAKULTET FOR NATURVITENSKAP OG TEKNOLOGI

Frivillig test 5. april Flervalgsoppgaver.

EKSAMEN I EMNE TMA4265/SIF5072 STOKASTISKE PROSESSER Onsdag 10. august 2005 Tid: 09:00 13:00

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 14 1 LØSNING ØVING 14. ψ 210 z ψ 100 d 3 r a.

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

FYS2140 Kvantefysikk, Oblig 3. Sindre Rannem Bilden,Gruppe 4

UTSETT EKSAMEN VÅREN 2006 SENSORTEORI. Klasse OM2 og KJK2

Skinndybde. FYS 2130

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIF4005 FYSIKK Mandag 7. august 2000 kl. kl

EKSAMEN I NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER MED DIFFERANSEMETODER (TMA4212)

Oppgave 1. NORSK TEKST Side 1 av 4. NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET Institutt for fysikk

Løsningsforslag til øving 4

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

FY6019 Moderne fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Våren Løsningsforslag til øving 4. 2 h

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

EKSAMEN I ST2101 STOKASTISK MODELLERING OG SIMULERING Onsdag 1. juni 2005 Tid: 09:00 14:00

Norges teknisk-naturvitenskapelig universitet Institutt for fysikk, NTNU

Formelsamling Bølgefysikk Desember 2006

EKSAMEN I FAG TMA4275 LEVETIDSANALYSE

Øving 4. a) Verifiser at en transversal bølge som forplanter seg langs x-aksen med utsving D med komponentene

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

Eksamen i fag FY8104 Symmetri i fysikken Fredag 7. desember 2007 Tid:

EKSAMEN. EMNE: FYS 119 FAGLÆRER: Margrethe Wold. Klasser: FYS 119 Dato: 09. mai 2017 Eksamenstid: Antall sider (ink.

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-0100

EKSAMEN I TMA4285 TIDSREKKEMODELLER Fredag 7. desember 2012 Tid: 09:00 13:00

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

Transkript:

Side 1 av 4 Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Institutt for fysikk Faglig kontakt under eksamen: Navn: Ola Hunderi Tlf.: 93411 EKSAMEN I FAG SIF406 FASTSTOFFYSIKK VK Fakultet for fysikk, informatikk og matematikk Tirsdag 8. mai 001 Tid: 0900-1500 Tillatte hjelpemidler: B - Typegodkjent kalkulator, med tomt minne O.Jahren og K.J. Knutsen: Formelsamling i matematikk K. Rottmann: Matematische Formelsammlung/Matematisk formelsamling S. Barrett og T.M. Cronin: Mathematical Formulae Sensur faller 9. mai 001 Løs oppgave 1, og enten 3 eller 4. Oppgave 1 a) Betrakt først et todimensjonalt, kvadratisk gitter. Vi ser først bort fra potensialet (empty lattice). Energien til et elektron i ett av hjørnene i Brillouinzonen er en faktor X større energien midt på zonekanten. Beregn X. b) Potensialet til dette materialet er gitt av πx πy Vxy (, ) = Vo (cos + cos ) a a der V 0 er en konstant og a er gitterkonstanten. Finn energigapet midt på zonekanten og plot hvordan energibåndene varierer langs zonekanten. c) Anta at materialet er divalent og finn betingelsen for at systemet skal være metallisk. d) Na metall har bcc struktur og ett valens elektron pr. atom slik at første Brillouinzone ikke er fylt. Avstanten fra sentrum av Brillouinzonen til nærmeste punkt på kanten av zonen er π/a, der a er giterkonstanten; a = 0.43 nm. Finn en formel som estimerer grensebølgelengden for "onset" av interbandovergangen fra det laveste band til det nest laveste band. Anta at k F ligger så langt fra zonegrensen at vi kan se bort fra krystall-

Side av 4 potensialet og bruke "empty lattice" tilnærmelsen. Gi en kort begrunnelse for at "empty lattice" er en god tilnærmelse her. Oppgave a) Vi skal se på et paramagnetisk system med bare to tilstander J = S = ± 1/. Vis at Brillouinfunksjonen i dette tilfellet tar formen B s (x) = tanh(x) med x = gµ BS B µ B B = kbt kbt 1 for g =, S =. Utled Curie's lov for temperaturavhengigheten av susceptibiliteten. b) Vi skal så se på det tilsvarende ferromagnetiske tilfelle; J = S = ± 1/, g =. Gjør rede for Weiss hypotese og vis at magnetiseringen er gitt av M = nµ B tanh (µ B µ o λm/k B T) Forklar hvorfor spontan magnetisering bare er mulig under en kritisk temperatur T c. Vis at den kritiske temperaturen er gitt av Tc n = µ B µ o λ kb c) Vis at magnetiseringen ved svært lave temperaturer er gitt av uttrykket T T M = nµ B( e c / 1 ) Vis videre at magnetiseringen M like under T c der M er liten er slik at tanh(x) kan rekkeutvikles, er gitt av 1/ T T M = 3 nµ B 1 T c T c d) Betrakt til slutt området like over T c. I dette tilfellet er M = nµ B tanh (µ B (B + µ o λm)/k B T) i det paramagnetiske omrde. Betrakt både B og M som små og utled derav Curie-Weiss lov for susceptibiliteten.

Side 3 av 4 Oppgave 3 a) Sett opp bevegelsesligningen for elektronene i en fri elektron gass i et ytre statisk elektrisk felt. Anta at levetiden (tiden mellom to støt) er τ. Løs ligningen og beregn den statiske elektriske ledningsevne σ o til en slik elektrongass. Vis at den tilsvarende AC ledningsevne er gitt av der ω er frekvensen til et elektriske feltet. σ σ = o 1 iωτ b) Modellene ovenfor tar ikke hensyn til bandstruktur. I forelesningene har vi vist at den elektriske ledningsevnen i et reelt system er gitt av et integral σ e ii = 3 dk vi ( k) τ( k) δ( E( k) EF) 4π i = ( x, y, z) Vis ut fra ligningen ovenfor at ledningsevnen til et materiale med kubisk symmetri er gitt av e σ = 3 τ kf < v> S 1π h ( ) der S er arealet av Fermiflata. Hva er <v> i dette uttrykket? Kommenter kort hvordan σ avhenger av båndfyllingen; i.e. hvor stor del av et bånd som er fylt. Forklar hvorfor en situasjon der Fermiflata er så stor at den nesten berører zonekanten likevel resulterer i relativt lav σ. c) Anta nå at energien er gitt av h Ek m k ( ) ( x k h = + y) + m k z Beregn σ xx for dette materialet. Sammenlign beregningen med resultatet i a). Anta at Fermiflaten i sin helhet ligger innenfor første Brillouinzone. d) Gjenta beregningen for σ zz.

Side 4 av 4 Oppgave 4 Anta at vi har et materiale (alkali halid) med ε(0) = 5.9, ε( ) =.5 og der reflektansen R = 0 ved λ = 3.07 µm. Anta videre at dempningen i materialet er neglisjerbar. a) Finn ω L og ω T. b) Vi skal i denne delen av oppgaven se på kobling mellom plasmoner og optiske fononer. Figuren viser resultater fra eksperimenter der plasmafrekvensen i GaAs ble variert ved å bruke prøver med ulik doping. På denne måten ble plasmafrekvensen variert fra under til over TO-fonon frekvensen. Vis at dielektrisitetskonstanten i dette tilfelle er gitt av εω ( ) = ε( ) + ( ) ε( o) ε( ) ωt ωt ω ωp ω c) Ta utgangspunkt i Maxwells ligninger og vis at betingelsen for at longitudinale bølger kan eksistere i systemet er at ε(ω) = 0. Vis at de longitudinale modene kvalitativt varierer med ladningstettheten som angitt på figuren. Figur. d) Anta at vi har et materiale der dielektrisitetskonstanten har flere poler, slik at ε(ω) er gitt av n B εω ( ) = A + i i= ω ω Ti, 1 Vis at dette fører til en generalisert Lyddane-Sachs-Teller relasjon av formen ε( 0) ω, ε( ) = n Li 1 ω i= Ti,

Side 5 av 4 der ω L,i er frekvensene der ε(ω) = 0. Hint: Skriv ε(ω) = 0 som et n-te grads polynom i ω og gjør bruk av at produktet av alle røttene i polynomet er gitt av konstantleddet.